比中国天眼还要强大?耗资150亿,全球最大射电望远镜正式开建

比中国天眼还要强大?耗资150亿,全球最大射电望远镜正式开建
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耗资高达97亿美元的詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)即将发射升空 , 它将用于接替NASA的另一架著名的太空望远镜——哈勃 。 韦伯有着无与伦比的观测能力 , 它能穿越时间 , 回溯到极为早期的宇宙 , 看到宇宙中刚刚诞生的第一批星系 。
然而 , 不管是以前的哈勃 , 还是未来的韦伯 , 它们只能观测到可见光波段附近的电磁波 。 这些光有着丰富的天体信息 , 可以让我们看到壮美的宇宙景象 。
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但宇宙中还有丰富的射电源 , 它们发出的无线电波无法用哈勃或者韦伯观测 , 这需要用到专门的射电望远镜 。 因为望远镜的角分辨率正比于波长/口径 , 而无线电波的波长远远长于可见光 , 所以射电望远镜的口径要做到足够大 , 才有强大的分辨率和灵敏度 。
为此 , 我国耗资7亿元 , 建造了直径高达500米的射电望远镜——中国天眼(FAST) , 这在当前全球填充口径射电望远镜中位列第一 。 由于口径非常大 , 中国天眼对于宇宙中的无线电波十分敏感 。
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比中国天眼还要强大?耗资150亿,全球最大射电望远镜正式开建】一经“开眼” , FAST很快就发现了新的脉冲星 。 此外 , FAST还接收到了来自宇宙深处的神秘无线电信号——快速射电暴(FRB) , 这种信号的强度极高 , 因为从数十亿光年外传过来还能被探测到 。
快速射电暴大都是一次性的 , 突然出现在在天空中的某个位置 , 然后又消失 , 再也不会出现 。 但通过FAST , 天文学家接收到一个罕见的快速射电暴 , 它在不到两个月的时间内 , 重复出现了一千多次 , 距离地球30亿光年 。
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这不禁引发了大家的猜想 。 既然是重复的无线电信号 , 很多人可能会先想到不是自然的宇宙现象 , 而是由高等外星文明发出的 。 但也有人反驳这种猜测 , 只有像人类这样等级不高的文明才会用无线电进行通信 , 高等外星文明也许早就不用这种低效的方式 , 改用引力波之类的通信方式 。
即便这种信号真的是外星文明发出的 , 我们现在什么也做不了 , 根本没有能力回复 。 数十亿光年的距离太遥远了 , 信号传播到如此遥远的地方 , 需要极其巨大的能量 , 人类目前根本办不到 。 不管怎样 , 快速射电暴 , 尤其是重复出现的信号 , 它们的起源至今还是一个巨大的未解之谜 。
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由于结构的限制 , 想要再造出比FAST大得更多的射电望远镜不是一件容易的事情 。 天文学家另辟蹊径 , 结合不同地方的射电望远镜接收到的无线电波 , 通过光的干涉原理 , 大幅提高分辨率 , 这就是射电干涉技术 。
基于这样的技术 , 单台射电望远镜的口径不需要造得非常大 , 只需要造得足够多 , 距离隔得远 , 形成射电望远镜阵列 , 其理论最佳分辨率取决于两台相隔最远射电望远镜之间的距离 。 这样就能突破口径限制 , 获得超过光学望远镜的分辨率 。 此前 , 人类直接捕获到的第一张黑洞照片就是通过射电望远镜 , 而非光学望远镜 。
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现阶段 , 正在运行的射电望远镜阵列包括甚大天线阵(VLA)、阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列(ALAM) 。 再过几年 , 平方公里阵列(SKA)将会成为最强大的射电望远镜阵列 。